Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Автоколебания

Автоколебания (далее А) незатухающие колебания, которые могут существовать в какой-либо системе при отсутствии переменного внешнего воздействия, причем амплитуда и период колебаний определяются свойствами самой системы. Этим А отличаются от вынужденных колебаний, амплитуда и период которых определяются характером внешнего воздействия (приставка "авто" и указывает на то, что колебания возникают в самой системе, а не навязываются внешним воздействием). А отличаются и от свободных колебаний (например, колебаний свободно подвешенного маятника, колебаний силы тока в электрическом контуре) тем, что, во-первых, свободные колебания постепенно затухают, во-вторых, их амплитуда зависит от первоначального "толчка", создающего эти колебания. Примерами А могут служить колебания, совершаемые маятником часов, колебания струны в смычковых или столба воздуха в духовых музыкальных инструментах, электрические колебания в ламповом генераторе (см. Генерирование электрических колебаний). Системы, в которых возникают А, называются автоколебательными.

  Автоколебательные системы во многих случаях можно разделить на 3 основных элемента: 1) колебательную систему (в узком смысле); 2) источник энергии, за счет которого поддерживаются А, и 3) устройство, регулирующее поступление энергии из источника в колебательную систему. Эти 3 основных элемента могут быть отчетливо выделены, например, в часах, в которых маятник или баланс служит колебательной системой, пружинный или гиревой завод — источником энергии, и, наконец, анкерный ход — механизмом, регулирующим поступление энергии из источника в систему. В ламповом генераторе колебательной системой служит контур, содержащий емкость и индуктивность и обладающий малым активным сопротивлением; выпрямитель (или батарея), питающий напряжением анод лампы, является источником энергии, а электронная лампа с элементом обратной связиустройством, регулирующим поступление энергии из источника в колебательный контур.

  В часах, например, А осуществляются следующим образом (рис.). При прохождении качающегося балансира 1 через определенное положение (обычно дважды за период) спусковое устройство 2 и 3 подталкивает колесо балансира, сообщая ему энергию, необходимую для того, чтобы компенсировать потерю энергии за полпериода колебаний. Балансир часов совершает А с амплитудой, целиком определяемой свойствами часового механизма. Однако для того, чтобы эти А возникли, обычно нужно не только завести пружинный завод, но и слегка встряхнуть часы, т. е. сообщить начальный толчок балансиру. Т. о., часы — это в большинстве случаев автоколебательная система без самовозбуждения. В духовых инструментах продувание струи воздуха поддерживает А столба воздуха в трубе инструмента, а в струнных смычковых инструментах А поддерживаются силой трения, действующей между смычком и струной.

  Чтобы колебания были незатухающими, поступающая из источника в систему энергия должна компенсировать потери энергии в самой системе. Такая компенсация происходит в целом за период колебаний; но в одни части периода поступающая энергия может превышать потери в системе, в другие, наоборот, потери в системе могут превышать поступление энергии в нее. То значение амплитуды колебаний, при котором происходит компенсация потерь в целом за период, и является стационарным (не изменяющимся со временем) значением амплитуды А Такой баланс поступления и потерь энергии оказывается возможным только при определенных значениях амплитуды А (в простейших случаях только при одном значении).

  Обычно при значениях амплитуды колебаний, меньших стационарной, поступление энергии в систему превышает потери в ней, вследствие чего амплитуда колебаний возрастает и достигает стационарного значения. В частности, если в систему поступает энергия больше, чем теряется в ней при сколь угодно малых амплитудах колебаний, то происходит самовозбуждение колебаний. Наоборот, при амплитудах, превышающих стационарное значение, потери энергии в системе обычно превышают поступление энергии из источника, вследствие чего амплитуда колебаний уменьшается и также достигает стационарного значения. Т. о., отклонения амплитуды А в ту или другую сторону от стационарного значения затухают, и А в этих случаях устойчивы.

  Однако в некоторых случаях отклонение амплитуды колебаний от стационарного значения и нарушение компенсации потерь энергии в системе приводят к дальнейшему росту отклонений амплитуды от стационарного значения. Это будет иметь место, если при уменьшении амплитуды потери начинают преобладать над поступлением энергии или, наоборот, при увеличении амплитуды поступление энергии начинает преобладать над потерями. В этом случае А неустойчивы, и, вследствие наличия во всякой реальной системе неизбежных возмущений и толчков, такие А длительное время существовать не могут.

  Форма А может быть различной. Если добротность колебательной системы велика, т. е. потери энергии в колебательной системе относительно малы, то для поддержания А в систему за период должно поступать количество энергии, очень малое по сравнению с полной энергией колебательной системы. При этом характер происходящих процессов почти не изменяется по сравнению с тем, как они протекали бы в системе без поступления энергии. В этом случае период и форма А будут очень близки к периоду и форме собственных колебаний колебательной системы; если собственные колебания в системе по форме близки к гармоническим, то А также близки к гармоническим.

  В систему с малой добротностью для поддержания А должна поступать энергия, уже не малая по сравнению с энергией системы, что может существенно изменить характер происходящих в ней процессов; в частности, форма А может значительно отличаться от синусоидальной. Если за период А рассеивается вся накопленная в системе энергия (т. е. система уже не колебательная, а апериодическая), то А могут очень сильно отличаться по форме от синусоидальных, т. е. превратиться в т. н. релаксационные колебания.

  Возможность установления баланса энергии только при определенных значениях амплитуды А обусловлена наличием в системе т. н. нелинейного элемента, свойства которого зависят от состояния системы (например, сопротивления, которое зависит от приложенного к этому сопротивлению напряжения).

  Лит.: Горелик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., М., 1959; Теодорчик К. Ф., Автоколебательные системы, 3 изд., М.— Л., 1952.

  С. Э. Хайкин.



Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 26.01.2021 20:59:40
20:37 Король Таиланда объявил второй королевой свою любовницу
20:34 Алибасова оставили без квартиры Федосеевой-Шукшиной
20:22 Вирусное видео помогло блогерше спасти отца
20:18 Китай выразил готовность поставить в Белоруссию вакцину от коронавируса
20:15 В Петербурге раскрыли деятельность китайской триады
20:11 «Королева легинсов» из TikTok назвала «идеальную для ягодиц» вещь
20:09 Страдающих ожирением россиян призвали вакцинироваться от коронавируса
20:02 В Москве задержали стрелявшего по кошкам мужчину
20:00 Попытка российской биатлонистки сменить спортивное гражданство провалилась
Больше новостей
СегодняМир «Отложим кризис на пять лет»США готовы продлить ракетный договор с Россией. Почему Байден решил пойти на уступки?
СегодняНаука и техника Владыки морейКто помогал русским и американцам победить флот Гитлера. Редкие снимки Второй мировой войны
25 января 2021Интернет и СМИ «Учат весь мир свободе слова»Крупнейшие соцсети мира заставили Трампа замолчать. Чем это грозит обычным пользователям?
18:17 В Италии сочли Кокорина фантастическим игроком
19:47 Арестован первый напавший на полицейского на митинге в Москве 23 января
19:43 Блогерша показала способ избавиться от агрессивной рекламы в интернете
СегодняСпорт «Это был ад»Во Франции тренер годами насиловал юных учениц и снимал их на видео. Почему этого никто не замечал?
СегодняПутешествия Благословенная земляСлоны, грязные электрички и Будда: что ждет российских туристов на Шри-Ланке
19:50 Посольство России отреагировало на нападение на россиян в Стамбуле
18:14 Рассекречены Apple Watch с глюкометром
19:39 Россиянам перечислили способы избежать ошибок при езде на автомобиле в гололед
СегодняКультура Герои на героинеЖили быстро, меняли мир и умирали молодыми: 15 великих историй эпохи джаза
25 января 2021Из жизни «Мы на острове, тут все на виду»История россиянки из глубинки, которая влюбилась во Вьетнам, переехала туда и открыла свое дело
17:28 Ценам на нефть пообещали рост
19:26 Раскрыт самый эффективный препарат против коронавируса
19:49 У Пашиняна украли дипломатический паспорт
24 января 2021Путешествия Белая смертьСоль, женский труд и проституция. Чем живут селения на берегах самых крупных озер Африки?
25 января 2021Силовые структуры Война и амирВ Чечне уничтожили последнего главаря боевиков. Спецслужбы охотились за ним 10 лет
19:48 Ошибка кассира обогатила покупательницу на 75 миллионов рублей
19:24 Сотрудник аэропорта заставил пассажирку показать грудь во время досмотра
19:43 Солист Мариинского театра раскрыл подробности нападения жены с ножом
24 января 2021Россия «Осколки остались в наших телах навсегда»Десять лет назад смертник атаковал Домодедово, погибли 37 человек. Выжившие все еще живут в страхе
25 января 202169-я параллель «Они создали там целый мир»Американец в 90-е годы добрался до Русского Севера. Что он там увидел?
19:15 Голый украинец пришел к заводу в Польше в знак протеста
19:33 Мужчина увеличил губы кремом для эрекции и вызвал споры в сети
19:06 Российский миллиардер купил остров и решил превратить его в роскошный курорт
24 января 2021Наука и техника Неизбежная смертьЛысый убийца вернулся, чтобы завершить дело: обзор Hitman 3
Сегодня Удивительные «Теслы»: от кабриолета до катафалкаВспоминаем самые экзотические проекты на базе электромобиля Tesla Model S
19:31 Госдума приняла в первом чтении закон об онлайн-вычетах по налогам
18:36 Предложивший поместить Путина на пятитысячную купюру объяснился
19:12 12 словенских гандболистов отравились перед матчем ЧМ с хозяевами турнира
25 января 2021Бывший СССР «Не мы лезем в их постель»Эстонцы долго боролись за легализацию гей-браков. Как им помешала коррупция чиновников?
23 января 2021Силовые структуры «Было страшно видеть ее взгляд»Убийство школьницы поставило в тупик милицию СССР. В нем подозревали Чикатило, а казнили невиновного
18:23 Врачи оценили лекарство против COVID-19 от создателя «Новичка»
19:09 Семья обанкротившегося депутата Госдумы подкупила пристава
18:14 В Москве обокрали сыгравшего Папазогло в «Солдатах» актера
24 января 2021Спорт Забойный реваншДастин Порье нокаутировал Конора Макгрегора. Но ирландец не собирается завершать карьеру
18:50 Илон Маск помог взлететь акциям чужой компании
18:05 Российские дроны заподозрили в ударах по объектам контрабанды нефти в Сирии
18:34 «Неистовый таксист» удивил Гузееву завышенной сексуальной энергией
17:59 Гидрометцентр рассказал о температурных рекордах в трех городах России
18:28 Воры в законе нашли способ защиты от наказания за свой статус в России
17:44 Украина высказалась о покупке газа у России
18:19 Туристка сбежала от мужа в Египет ради официанта вдвое моложе и была обманута
17:38 Россиянин отрубил сестре голову из-за наследства
18:14 Определен вред мировой экономике от «вакцинного национализма»
17:27 Врач дал прогноз заболеваемости коронавирусом на весну и лето
18:03 Владелец поджег свой ресторан из-за ограничений в связи с COVID-19
17:58 Верховная Рада приняла закон о всеукраинском референдуме
17:07 Госдума поддержала новый порядок оплаты больничных
17:57 Тысячи пчел во время карантина поселились в офисе американской компании
17:15 Бывшего замглавы МВД Киргизии задержали по делу о беспорядках после выборов
17:55 В популярной соцсети обнаружили возможность красть данные пользователей